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C++程序的五大內(nèi)存分區(qū)實例詳解

更新時間：2021年10月26日 09:47:41 作者：IT老張

C++內(nèi)存區(qū)域，一般可分為棧內(nèi)存區(qū)、堆內(nèi)存區(qū)、全局/靜態(tài)內(nèi)存區(qū)、文字常量內(nèi)存區(qū)及程序代碼區(qū)5大分區(qū)，本文就帶大家深刻的理解這5大內(nèi)存分區(qū)，感興趣的可以了解一下

1、棧內(nèi)存區(qū)

棧內(nèi)存區(qū)是我們用的最多的分區(qū)，只要有函數(shù)的地方都會使用到這個分區(qū)。棧分區(qū)是用來存放函數(shù)參數(shù)及函數(shù)局部變量值的內(nèi)存區(qū)，是由編譯器在編譯時自動分配和釋放的。

函數(shù)中的參數(shù)與函數(shù)中的局部變量占用的內(nèi)存是代碼執(zhí)行到函數(shù)（進入函數(shù)）是分配的，在離開時函數(shù)時這些內(nèi)存會自動被釋放。下面從下面幾個簡單的實例來更進一步地認(rèn)識棧內(nèi)存。

1.1、調(diào)用函數(shù)時通過棧來傳遞函數(shù)的參數(shù)值

調(diào)用函數(shù)時時通過棧傳遞參數(shù)值的，即在調(diào)用函數(shù)之前要將函數(shù)的參數(shù)值依次壓入到棧上，然后再去call被調(diào)用函數(shù)的。這點從匯編代碼上可以清晰地看出來。比如下面一段簡單的實現(xiàn)兩數(shù)相加的代碼：

// 被調(diào)用函數(shù)
int AddNum(int a, int b)
{
    int nSum = a + b;
    return nSum;
}
 
 
// 調(diào)用內(nèi)調(diào)用函數(shù)的實例代碼
int a = 7;
int b = 8;
 
int  nSum = AddNum(a, b);

可以在VS中查看上述C++代碼對應(yīng)的匯編代碼。具體的做法是，將上述代碼拷貝到VS中，啟動VS調(diào)試，在鼠標(biāo)右鍵單擊顯示的右鍵菜單中點擊“轉(zhuǎn)到反匯編”區(qū)查看C++代碼對應(yīng)的匯編代碼：

從上述匯編代碼可以看出，在調(diào)用AddNum函數(shù)之前，將要傳入的參數(shù)a和參數(shù)b的值先壓到棧上，然后再去call AddNum函數(shù)。作為被調(diào)函數(shù)的AddNum會從棧上讀取傳入的參數(shù)內(nèi)容。

1.2、線程占用的棧內(nèi)存是有上限的

線程占用的棧內(nèi)存是有上限的，可以在創(chuàng)建線程時指定?？臻g的大小。在Windows上，線程默認(rèn)的棧空間是1MB。線程在某一時刻的函數(shù)調(diào)用堆棧中的所有函數(shù)占用的?？臻g總和，就是當(dāng)前時刻的線程占用的棧內(nèi)存。

進入函數(shù)時會將該函數(shù)的?？臻g累計到所在線程的?？臻g占用內(nèi)存數(shù)上（函數(shù)內(nèi)部申請存放局部變量的棧空間），離開函數(shù)則會釋放它占用的?？臻g，就會將所在線程占用的棧內(nèi)存數(shù)上減掉函該函數(shù)占用的空間。如果當(dāng)前線程占用的棧空間大于線程的上限時（一般是在進入一個函數(shù)時觸發(fā)），則會報出“stack overflow”的棧溢出異常：

程序會發(fā)生崩潰。

這里有一點需要說明一下，在某個函數(shù)中使用了switch...case語句，語句中包含了多個case分支，在這些分支中定義了一些局部變量，雖然這些局部變量的生命周期只位于case子句中，但是都是直接算在所在函數(shù)的棧空間上的，是剛執(zhí)行進函數(shù)就分配好了，即便當(dāng)前還沒運行到對應(yīng)的case子句中，即便這些case子句的局部變量的生命周期僅在case子句內(nèi)！

2、堆內(nèi)存區(qū)

堆內(nèi)存也是我們最常用的內(nèi)存區(qū)，因為每個線程的棧內(nèi)存是有限的，我們一般將大部分?jǐn)?shù)據(jù)要放置在堆內(nèi)存中。

在C++中，malloc/new申請的內(nèi)存都是從堆內(nèi)存上分配的，用完后由free/delete區(qū)釋放的。如果沒有釋放堆內(nèi)存，則程序結(jié)束時由操作系統(tǒng)統(tǒng)一回收。

堆內(nèi)存的管理比棧內(nèi)存要復(fù)雜的多，如果是堆內(nèi)存異常導(dǎo)致的崩潰，比棧內(nèi)存異常（比如內(nèi)存越界引起內(nèi)存訪問為例）導(dǎo)致的崩潰，要難查的多。

如果malloc/new來的內(nèi)存在用完后沒有釋放，則會導(dǎo)致內(nèi)存泄露，如果頻繁執(zhí)行的代碼中有內(nèi)存泄露則是致命的，因為隨著程序的運行時間的加長，會產(chǎn)生越來越多的內(nèi)存泄露，如果將所屬進程虛擬內(nèi)存耗盡，會產(chǎn)生“Out of memory”的異常：

程序直接閃退崩潰。

3、全局/靜態(tài)內(nèi)存區(qū)

全局變量和靜態(tài)變量的內(nèi)存就是在該區(qū)上分配的，全局變量和靜態(tài)變量的生命周期也是一樣的，都是在程序啟動時分配內(nèi)存的，在程序退出時釋放內(nèi)存的。

全局變量一般會使用extern關(guān)鍵字來聲明，比如：

extern int m_nClientId;

而靜態(tài)變量則是使用static關(guān)鍵字來聲明：

static int nCount;

全局變量和靜態(tài)變量都要求在定義的時候要初始化，注意此處講的定義是和聲明是相對應(yīng)的概念。全局變量和靜態(tài)變量的區(qū)別在于，全局變量的作用域更廣，整個模塊中都能使用。靜態(tài)變量則因其定義的位置不同有不同的作用域。

可以在函數(shù)中定義靜態(tài)變量，也可以在類中定義靜態(tài)成員變量。函數(shù)中定義的靜態(tài)變量只能在函數(shù)中被訪問，類中定義的靜態(tài)變量則可以在類外部使用“類名::靜態(tài)成員變量名”去訪問。

4、文字常量區(qū)

該分區(qū)是用來存放常量值，如常量字符串等，比如如下的字符串常量：（將字符串常量的地址賦值給指針p）：

char* p = ”this is a test.”;

該字符串占用的內(nèi)存地址就是文字常量區(qū)內(nèi)存上的。

該部分內(nèi)存中的內(nèi)容是固定的常量，是不允許修改的，程序結(jié)束后由操作系統(tǒng)統(tǒng)一回收。這部分內(nèi)容比較簡單，沒什么要講的。

5、程序代碼區(qū)

前面說的內(nèi)存都是數(shù)據(jù)段的內(nèi)存，是用來存放程序運行中的各種數(shù)據(jù)的；該部分的內(nèi)存是代碼段的內(nèi)存，是用來存放程序二進制代碼的。
數(shù)據(jù)段的內(nèi)存地址和代碼段指令的地址，完全是兩個概念，不能混為一談。比如某個變量的內(nèi)存地址是數(shù)據(jù)段的地址：